(57)【要約】【課題】  電流制御手段を用いた誘導機制御を実施する際、電流検出器の故障等の理由により誘導機電流情報が失われた時、電流制御手段による電圧指令が過大となり、電力変換器の素子破壊や誘導機の熱破壊をもたらす事がある。【解決手段】  運転フラグを入力し切替フラグを出力する切替指令作成手段、試験電流指令と試験周波数指令を出力する試験指令作成手段、トルク制御電流指令とトルク制御周波数指令と試験電流指令と試験周波数指令と切替フラグを入力し切替電流指令と切替周波数指令を出力する切替手段、電圧指令と切替フラグを入力し保護発生フラグを出力する保護検知手段とを追加し、トルク制御電流指令とトルク制御周波数指令の代わりに切替電流指令と切替周波数指令を電流制御手段に入力する。【選択図】図１
2007082313.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
誘導機電流を検出する電流検出器、トルク制御電流指令I1*とトルク制御周波数指令ω11*と前記誘導機電流を入力し電圧指令を出力する電流制御手段を持ち、前記電圧指令を基に誘導機のトルクを制御する誘導機制御装置において、
運転フラグを入力し切替フラグを出力する切替指令作成手段、試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を出力する試験指令作成手段、前記トルク制御電流指令I1*と前記トルク制御周波数指令ω11*と前記試験電流指令I2*と前記試験周波数指令ω12*と前記切替フラグを入力し切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*を出力する切替手段、前記電圧指令と前記切替フラグを入力し保護発生フラグを出力する保護検知手段とを追加し、前記トルク制御電流指令I1*と前記トルク制御周波数指令ω11*の代わりに前記切替電流指令I*と前記切替周波数指令ω1*を前記電流制御手段に入力することを特徴とする誘導機制御装置。
【請求項２】
前記電流制御手段に前記保護発生フラグを新たに入力することを特徴とする請求項1記載の誘導機制御装置。
【請求項３】
前記試験指令作成手段に正転逆転フラグと周波数設定値を新たに入力することを特徴とする請求項1記載の誘導機制御装置。
【請求項４】
前記試験指令作成手段及び前記保護検知手段に電圧設定値を新たに入力することを特徴とする請求項１記載の誘導機制御装置。
【請求項５】
前記運転フラグがONしてから一定時間、前記切替フラグをONするように前記切替指令作成手段を構成することを特徴とする請求項１記載の誘導機制御装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、誘導機制御に関するもので、特に、誘導機電流情報が喪失したことを検知するものである。
【背景技術】
【０００２】
図３は、従来の一例を示すブロック図である。１は誘導機、２は電流検出器、３は電力変換器、４は電流制御手段、５は制御指令作成手段、６は加算器である。
電流検出器２は、誘導機１に流れる電流ｉを検出する。
【０００３】
制御指令作成手段５は、磁束指令φ＊、トルク指令τ＊から、トルク制御電流指令I1*とすべり指令ωｓ＊を出力する。
【０００４】
例えば、トルク制御電流指令I1*を磁束分電流指令IdPとトルク分電流IqPのベクトルで表し、式(1)〜式(3)で、IdPとIqPとωｓ＊を作成する。
IdP ＝ φ＊ ／ M                                                式(1)
IqP ＝ τ＊ ／ φ＊                                             式(2)
ωｓ＊ ＝ R2 ／ L2 ・ IqP ／ IdP                                式(3)
【０００５】
加算器６は、すべり指令ωｓ＊と誘導機速度ωｍの和をとり、トルク制御周波数指令ω11*とする。
【０００６】
電流制御手段４は、トルク制御周波数指令ω11*とトルク制御電流指令I1*と誘導機電流ｉを基に、誘導機1の磁束とトルクが磁束指令φ＊、トルク指令τ＊となるような電圧指令ｖを出力する。
電力変換器３は、電圧指令ｖを増幅して誘導機1に電力を供給する。
【０００７】
以上の構成とすることにより、誘導機1のトルクをトルク指令τ＊に制御することができる。
【特許文献１】特開平11-069895
【非特許文献１】なし
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従来技術においては、以下に示す問題点がある。
電流制御手段４を用いた誘導機１の制御を実施する際、電流検出器２が故障した、電流検出器２の電源断、等の理由により誘導機電流情報が失われた時、電流制御手段４による電圧指令ｖが過大となり、電力変換器３の素子破壊や誘導機１の熱破壊をもたらす事がある。特に、誘導機速度ωｍが低いとき、電力変換器３の素子破壊や誘導機１の熱破壊の可能性が非常に高くなる。
【０００９】
一見、電圧指令ｖが過大となったことから誘導機電流情報が失われたことを検知できそうであるが、以下の理由により不可能である。
・誘導機速度ωｍが低いとき、誘導機電流の増加率は非常に高く、検知する前に、電力変換器３の素子破壊や誘導機１の熱破壊に至る可能性がある。
・誘導機速度ωｍが高いとき、電圧指令ｖが大きくなるため、過大と判断することができない。
本発明は、以上の問題点を解決するためになされたものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
前述の問題点を解決するために以下の構成とする。
請求項１においては、
運転フラグSTを入力し切替フラグCHを出力する切替指令作成手段７、
試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を出力する試験指令作成手段８、
トルク制御電流指令I1*とトルク制御周波数指令ω11*と試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*と切替フラグCHを入力し切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*を出力する切替手段９、
電圧指令ｖと切替フラグCHを入力し保護発生フラグDTを出力する保護検知手段10、
とを追加し、トルク制御電流指令I1*とトルク制御周波数指令ω11*の代わりに切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*を電流制御手段４に入力する。
【００１１】
請求項２においては、
電流制御手段４に保護発生フラグDTを新たに入力する。
【００１２】
請求項３においては、
試験指令作成手段８に正転逆転フラグFRと周波数設定値ω1setを新たに入力する。
【００１３】
請求項４においては、
試験指令作成手段８及び保護検知手段10に電圧設定値Vsetを新たに入力する。
【００１４】
請求項５においては、
運転フラグSTがONしてから一定時間、切替フラグCHをONするように切替指令作成手段７を構成する。
【発明の効果】
【００１５】
以上の構成とすることにより、誘導機１のモータ定数を考慮して試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を選べば、電圧指令ｖが過大となっても、誘導機電流は高くなることは無い。その上で、電流検出器２が故障した、電流検出器２の電源断、等の理由により誘導機電流情報が失われたことを検知可能となり、誘導機１の制御を取りやめることができる。また、請求項５に示す構成にすることにより、誘導機１のトルク制御の開始前に、誘導機電流喪失したことが検知可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
誘導機１のトルク制御の開始前に、誘導機１のモータ定数を考慮して試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を選び、電流制御手段４の結果である電圧指令ｖの妥当性から、誘導機電流喪失を検知し、誘導機１の制御を取りやめる。
【実施例１】
【００１７】
図１は、本発明の一実施例を示すブロック図であり、７は切替指令作成手段、８は試験指令作成手段、９は切替手段、10は保護検知手段である。
【００１８】
切替指令作成手段７は、運転フラグSTを入力し、切替フラグCHを出力する。
試験指令作成手段８は、試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を出力する。試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*は、誘導機１のモータ定数を考慮して決定される一定値である。
【００１９】
試験周波数指令ω12*は、かなり高めの周波数を設定する。誘導機１の最大運転周波数に対して、２倍は必要である。その理由を図2より説明する。誘導機１の一次周波数が大きければ、漏れインダクタンスl1及びl2部分のインピーダンスが高くなり、W1/WSも１〜２程度まで小さくなるため、抵抗分R1とR2部も短絡と等価となる。また、M部分のインピーダンスが高いため、M部分は開放と等価となる。その結果、誘導機１の等価回路は高インピーダンスの漏れインダクタンス成分だけとなり、過大な電圧が入力されても誘導機電流は過大となり難い。
【００２０】
試験電流指令I2*は、図2右側の等価回路に最大電圧を入力したときに流れる電流に対して、半分以下の値を設定する。これにより、後述の保護検知手段10での処理を簡略化できる。
【００２１】
切替手段９は、トルク制御電流指令I1*とトルク制御周波数指令ω11*と試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*と切替フラグCHを入力し、切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*を出力する。切替フラグCHにより、（I1*,ω11*）と（I2*,ω12*）の一方を選択し、切替電流指令I*と切替周波数指令ω1*として出力する。
【００２２】
保護検知手段10は、電圧指令ｖと切替フラグCHを入力し、保護発生フラグDTを出力する。切替フラグCHにより（I2*,ω12*）が選択されているとき、電流検出器２が正常で誘導機電流iが適正であれば、電圧指令ｖは図2右側に則った値となる。逆に、電流検出器２が異常で誘導機電流iが０であれば、適正値より過大な電圧指令ｖが入力される。よって、電圧指令ｖの大きさにより、保護発生フラグDTを作成することができる。
設定される試験電流指令I2*が大きすぎると、電流検出器２正常・異常での電圧指令ｖがほぼ同値となってしまうので、［００２０］で示したようなI2*が適正である。
【００２３】
以上の構成とすることにより、誘導機１のトルク制御部分に加えて、電流検出器２の異常を検出する部分が構成され、電流検出器２が故障した、電流検出器２の電源断、等の理由により誘導機電流情報が失われたことが検知可能となる。
【００２４】
保護検知手段10で出力する保護発生フラグDTを電流制御手段４に入力することにより、誘導機電流情報が失われたことを検知したときに電圧指令ｖを０とし、誘導機１の制御を取りやめることができる。
【００２５】
試験指令作成手段８において、正転逆転フラグFRと周波数設定値ω1setを新たに入力し、以下の式(8)、式(9)で試験周波数指令ω12*を作成する。
ω12* ＝ −ω1set    ＠FR正転                                   式(8)
ω12* ＝ ω1set      ＠FR逆転                                   式(9)
電気車においては、一般的に、誘導機１の回転方向は正転逆転フラグFRに対応する。このとき、式(8)(9)のようにすれば、W1/WSの大きさが、周波数設定値ω1setや誘導機速度ωｍに関わらず、常に1よりも小さくなる。結果、図2のR2部分の影響が小さくなる。これは、誘導機１の特性に関わらず、周波数設定値ω1setを固定できることを示す。
【００２６】
試験指令作成手段８に電圧設定値Vsetを新たに入力し、式(10)で試験電流指令I2*を作成する。
I2 ＝ Vset／ω12*／(l1+l2)
、 I2* ＝ (I2，0)                  式(10)
これにより、電流検出器２が正常であれば、電圧指令ｖの大きさが電圧設定値Vsetとほぼ一致する。
また、保護検知手段10にも電圧設定値Vsetを新たに入力し、電圧指令ｖの大きさとの比較により、保護発生フラグDTを作成することができる。
【００２７】
切替指令作成手段７において、運転フラグSTがONしてから一定時間、切替フラグCHをONするように構成する。これにより、誘導機１のトルク制御開始前に、試験電流指令I2*と試験周波数指令ω12*を誘導機１に与え、誘導機電流情報が失われかどうかを保護発生フラグDTで判定できる。
【産業上の利用可能性】
【００２８】
電流検出器２が故障した、電流検出器２の電源断、等の理由により誘導機電流情報が失われたことが検知可能となることにより、過大電圧を防止し、電力変換器３の素子破壊や誘導機１の熱破壊を回避できる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】図1は、本発明の一実施例を示すブロック図である。
【図２】図2は、本発明における誘導機等価回路図である。
【図３】図3は、一従来例を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００３０】
１    誘導機
２    電流検出器
３    電力変換器
４    電流制御手段
５    制御指令作成手段
６    加算器
７    切替指令作成手段
８    試験指令作成手段
９    切替手段
１０  保護検知手段
ｉ・・・・誘導機電流
ｖ・・・・電圧指令
τ＊・・・トルク指令
φ＊・・・磁束指令
ωｍ・・・誘導機速度
ωｓ＊・・すべり指令
I1＊・・・トルク制御電流指令
ω11＊・・トルク制御周波数指令
I2＊・・・試験電流指令
ω12＊・・試験周波数指令
I＊ ・・・切替電流指令
ω1＊ ・・切替周波数指令
ST・・・・運転フラグ
CH・・・・切替フラグ
DT・・・・保護発生フラグ
FR・・・・正転逆転フラグ
ω1set・・周波数設定値
Vset・・・電圧設定値
R1・・・・一次抵抗
R2・・・・二次抵抗
l1・・・・一次漏れインダクタンス
l2・・・・二次漏れインダクタンス
M ・・・・相互インダクタンス
W1・・・・一次周波数
WS・・・・すべり周波数
【図１】
2007082313.tif 000003
【図２】
2007082313.tif 000004
【図３】
2007082313.tif 000005